tcp/ip

学习

TCP/IP的四层协议栈：应用层，传输层，网络层，链路层

TCP and UDP 传输层的传输协议不同

其他差异可借鉴：传送门

TCP/IP协议栈中的各层的作用

物理层：解决的是传输0和1的问题
链路层：解决的是数据从源地址到目的地址传输的问题，通过MAC地址在自己的局域网内，以及通过L2交换机维护MAC地址和网口的映射表，来确保子网的数据有序的传输。
问题：既然局域网是用MAC地址就可以通信，为什么还需要IP地址？局域网用MAC通讯为什么还要IP?
可以这么理解，只用MAC地址是完全可以在局域网通信，但一般的电脑设备没有提供只使用MAC地址来传输数据的“口子”，电脑最终还是要连接互联网的，要连外网必须使用IP地址，索性使用应用层一层一层向下调用，给用户留出统一的接口。
网络层：通过IP地址解决的是跨子网之间的数据传输，L3交换机维护路由表。
传输层：TCP和UDP协议，端口区别进程。
应用层：http ftp

windows 和linux 的不同
头文件：
	win <winsock2.h> 需要插入进项目的头文件以codeblocks是插入bilwsock32.a
	linux <unistd.h>.<arpa/inet.h>.<sys/socket.h>

套接字类型

面向连接 SOCK_STREAM
面向消息 SOCK_DGRAM

函数

int socket(int domain, int type, int protocol); 创建套接字

成功返回文件描述符，失败返回-1；
domain 协议族一般用PF_INFT ipv4互联网协议族
type 传输类型

面向连接 SOCK_STREAM 特点数据不会消失按顺序不存在边界
面向信息 SOCK_DGRAM 不按顺序会丢失有边界限制大小

protocol 协议信息

IPPROTO_TCP tcp套接字用于IPv4和面向连接
IPPROTO_UDP UDP套接字用于IPv4和面向消息

网络地址分类与主机地址边界

首字节

A 类 0~127 开头 0
B 类 128~191开头 10
C 类 192~223 开头 110

字节序htons中

h_ton~s 表示把short型数据从主机转网络字节序
h：主机host n: 网络network s: short 型（l: long 型)
h和n可互相替换表示谁转谁

初始化和分配地址

<arpa/inet.h>
int inet_aton(char *string, struct in_addr *addr) 与 in_addr_t inet_addr(char *string) 作用相同
1 成功 0 失败成功返回32位大端序整数型，失败返回INADDR_NONE

地址转码本机转网络是颠倒的也就是小端序转大端序颠倒方式如下按字节颠倒

0x1234 -> 0x3412

127.232.124.79 ->0x4f7ce87f

用二进制来看就是 0111 1111.1110 1000.0111 1100. 0100 1111 -> 0100 1111 0111 1100 1110 1000 0111 1111

TCP

默认函数调用顺序

服务端：创建套接字 -> 分配地址 -> 等待连接请求 -> 允许连接 -> 数据交换 -> 关闭

客户端：创建套接字 -> 请求连接 -> 数据交换 -> 断开连接

UDP

客户端与服务端相同不区分。

特点sendto在判断没有分配过地址时会自动分配地址

函数调用过程：创建套接字->分配地址->数据交换->关闭

以上属于默认的未连接套接字。

每次注册目标套接字进行传输

同样还有已连接套接字

和TCP一样调用connect即可得到固定的目标套接字，发送消息的时候就也可以用write 和read了

connect 在这里不代表连接，只是在套接字中注册了目标的IP和端口信息

tcp/ip原理

I/O 缓冲

write() 调用时，会将数据带入输出缓冲，在适合的时候传入对方输入缓冲

read() 调用时，会读取输入缓冲的数据。

特性：

I/O缓冲在每个tcp套接字中单独存在
在创建套接字时自动生成
关闭套接字也会继续传递输出缓冲遗留的数据
关闭套接字会丢失输入缓冲的数据

不会发生超过输入缓冲大小的数据传输：

TCP中有滑动窗口协议-》相当与一次对话

套接字主要经过：

与对方建立连接
与对方数据交换
断开连接

建立连接：三次握手

也就是TCP在建立连接时的三次对话：

客户端先发请求，服务端接收并回复准备就绪，客户端再次回复收到受理答复。

收发数据前的准备：建立连接

客户端首次请求连接时用的消息 称SYN：SEQ：A数据包编号， ACK：-

接下来到服务端回复： SYN+ACK ： SEQ：B数据包编号， ACK：A+1 也就是概述接收到并且提醒你下次要传递的编号，同时告诉自己的。

客户端再次回复：ACK：SEQ: A+1， ACK:B+1

SEQ 表示自己所发的数据包编号

ACK 表示告知你收到对方的时ACK-1 同时告诉对方下一个该发ACK编号的数据包了

数据交换：回复一下即可

发送者先发送 SEQ：数据包编号

接收者回复 ACK：收到的编号+字节数+1 同时也表示告诉发送者下次发送的编号，和所收到消息的回应。

如果中途没收到超时会重发-------

断开连接：四次握手

本方要断开的先发送 FIN：SEQ A同上 ACK -

另一方回复：ACK ： SEQ B同上 ACK:A+1

另一方准备后再次发送： FIN ： SEQ B+1 ACK: A+1

最后本方回复： ACK SEQ A+1 ACK：B+2

同样以编号大小来得知情况

优美的断开套接字连接

主要断开连接函数有：

shutdown(int sock, int howto) 关闭一个流 
    主要参数有：sock 套接字
    		howto 关闭的流类型 
    SHUT_RD 断开输入流 会使之没有数据能进来
    SHUT_WR 输出流 会使之不能出去
    SHUT_RDWR 断开两个 两个都不能
close(int sock) 关闭套接字

优美的方法就是在发送完自己的数据后

先关闭输出流，再执行读操作在关闭所有。。。

键盘里敲打出的巨人

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